Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Формирование урожая и качества растений на разных агрохимических фонах в склоновых ландшафтах

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Чижова, Светлана Леонидовна

Введение.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. ЛАНДШАФТНОЕ НАПРАВЛЕНИЕ В ЗЕМЛЕДЕЛИИ.

1.1.1. Формирование элементарных геохимических ландшафтов на склонах.

1.1.2. Ландшафтное земледелие.

1.1.3. Изменение свойств почвы под влиянием процессов плоскостной эрозии.

1.2. ИСТОЧНИКИ ПОСТУПЛЕНИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В

АГРО ЛАНДШАФТЫ.

1.2.1. Промышленные источники.

1.2.2. Агрохимические средства.

1.3. ЭЛЕМЕНТЫ-ЗАГРЯЗНИТЕЛИ В ЭРОЗИОННО-ОПАСНОМ АГРОЛАНДШАФТЕ.

1.3.1. Протекторные свойства почвы.

1.3.2. Особенности формирования микроэлементного состава верхнего горизонта почвы.

1.3.3. Содержание ТМ в гранулометрических фракциях почвы.

1.4. ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ УРОЖАЯ И КАЧЕСТВА РАСТЕНИЙ В РАЗЛИЧНЫХ ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЛАНДШАФТАХ.

1.4.1. Продуктивность растений в эрозионно-опасных агроландшафтах.

1.4.2. Формирование микроэлементного состава растений в склоновых агроландшафтах.

1.5. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КРИТЕРИЯ ПДК ДЛЯ ОЦЕНКИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВ И РАСТЕНИЙ.

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1. ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1.1. Агроэкологический полигон на ЦОС ВИУА «Барыбино».

2.1.2. Производственные посевы в склоновом загрязненном агроландшафте.

2.2. ОТБОР ОБРАЗЦОВ ПОЧВ, РАСТЕНИЙ И

АТМОСФЕРНЫХ ВЫПАДЕНИЙ.

2.3. МЕТОДЫ ПРОВЕДЕНИЯ АНАЛИЗОВ.

2.4. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ.

ГЛАВА 3 РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЯ.

3.1. СОСТАВ АЭРОТЕХНОГЕННЫХ ВЫПАДЕНИЙ.

3.2. ВЛИЯНИЕ РЕЛЬЕФА НА ПОКАЗАТЕЛИ АГРОХИМИЧЕСКОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОЧВ

ОБЪЕКТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ.

3.2.1. Зависимость плодородия почв агроэкологического полигона от положения в ландшафтно-геохимической катене и агрофона.

3.2.2. Агрохимическая характеристика почв различных элементарных ландшафтов в Люберецком районе.

3.3. СОДЕРЖАНИЕ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ В ИССЛЕДОВАННЫХ ПОЧВАХ.

3.3.1. Влияние рельефа на содержание микроэлементов в незагрязненных агроландшафтах.

3.3.2. Формирование микроэлементного состава почв в загрязненных агроландшафтах.

3.3.3. Содержание микроэлементов в различных гранулометрических фракциях поллютанта и пахотных горизонтов почв (на примере агроландшафта в Люберецком районе).

3.4. ПРОДУКТИВНОСТЬ РАСТЕНИЙ.

3.4.1. Зависимость урожая растений от системы удобрения и приуроченности к определенному элементарному ландшафту.

3.4.2. Формирование урожая растений в ландшафтно-геохимической катене в условиях загрязнения.

3.5. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ И КАЧЕСТВО РАСТЕНИЙ.

3.5.1. Содержание в растениях азота, фосфора и калия.

3.5.2. Поступление микроэлементов в растения.

3.5.3. Коэффициенты биологического поглощения.

3.5.4. Вынос микроэлементов с растительной продукцией.

Выводы.

Введение Диссертация по сельскому хозяйству, на тему "Формирование урожая и качества растений на разных агрохимических фонах в склоновых ландшафтах"

Актуальность темы. Значительная часть сельскохозяйственных угодий в Подмосковье приурочена к склонам различной крутизны: основной тип рельефа представлен слабоволнистой Московско-Окской равниной с отчетливо выраженными холмами и сильно развитой сетью оврагов. Микрорельеф представлен микрозападинами и блюдцами с колебанием высот 3-15 см площадью от нескольких квадратных метров до гектара (Ландшафты Московской области., 1997).

Накопленный в настоящее время опыт связан с повышением плодородия почв и увеличением продуктивности растений на выровненных плакорных участках. Есть немало научных работ по изучению плоскостной эрозии на склонах и изменению физических и физико-химических свойств почвы (Лидов, 1981; Орлова, Флесс, 1994; Кузнецов, Глазунов, 1996). Существуют труды по водной миграции химических веществ в ландшафтно-геохимических катенах (Перельман, 1975, 1989; Глазовская, 1988; Экогеохмия., 1995; Перельман, Касимов, 1999). Проведено немало исследований по загрязнению почв и растений микроэлементами (Зырин, 1983, 1985; Ильин, 1991, 1995; Обухов, 1992; Большаков и др., 1993 и мн. др.). Но комплексных эколого-агрохимических исследований склоновых агроландшафтов пока недостаточно.

В связи с этим, в последние годы агрохимики совместно со специалистами по эрозии почвы, растениеводству, земледелию проводят полевые эксперименты нового типа, заложенные на естественных склонах. Такой метод проведения полевого опыта позволяет решить задачи, связанные с особенностями выращивания растений и ведения сельскохозяйственных работ на эрозионно-опасных землях. Все большее признание получает развитие адаптивно-ландшафтного направления в современном земледелии (Волкова, Жучкова, 1990; Кирюшин, 1993; Ландшафтное земледелие, 1993; Литвак и др., 1995; Минеев, 1997; Лукин и др., 1997; Каштанов, Явтушенко, 1997; Щербаков, 2000; Мажайский и др., 2001).

На почвах, приуроченных к различным элементарным ландшафтам, формируется неодинаковый урожай растений (Зайдельман, 1985; Battiston и др., 1987, Липкина и др., 1988). Почвы, расположенные в границах одной ландшафтно-геохимической катены отличаются по своим агрохимическим свойствам. Даже в пределах небольших склонов, длиной всего несколько сот метров, обнаруживаются значительные различия по кислотности, степени насыщенности основаниями, содержанию элементов питания растений, гумуса (Goeck, 1988; Явтушенко, Макаров, 1996; Коробской, Ширинян, 1997; Флесс, 1998). Существенная пестрота на площади склона проявляется и в содержании в почве микроэлементов, что сказывается на формировании микроэлементного состава растений (Рохмистов, 1995; Флесс, 1998).

Большой интерес в настоящее время представляют исследования агроландшафтов, испытывающих постоянный техногенный прессинг. В крупных городах и их окрестностях, а также вдоль крупных автомагистралей на поверхность почвы и растений постоянно осаждаются различные загрязнители в составе аэротехногенных выпадений. В таких ландшафтах наблюдается полиметаллическое загрязнение растений, почв и сопредельных сред (Алексеев, 1987; Пинский, 1988; Harrison, Jones, 1995; Овчаренко, 1995; Глазовский, 1999 и мн. др.). Также установлены уровни загрязнения, приводящие к угнетению и гибели сельскохозяйственных культур (Зырин, 1985; Обухов, 1988; Ильин, 1991).

Состав выпадающей пыли зависит от источников загрязнения в данной местности (Челищев, Челищева, 1980; Гармаш, 1985; Ильин, 1991). В современных промышленных центрах с большим количеством промышленных предприятий различных отраслей и развитой сетью автомобильных дорог трудно выделить влияние на агроэкосистемы конкретных источников загрязнения. Вокруг крупных городов наблюдается общая картина неблагоприятного влияния выброса транспорта и промышленности, которая коррелирует с розой ветров (Зырин, 1983; Джубеликян, 1995; Лукинова, Соболева, 1997). Так в окрестностях Москвы наиболее загрязненными являются районы, расположенные на востоке, а экологическая обстановка на западе Московской области не вызывает сильной тревоги.

В литературе недостаточно данных об особенностях свойств почв, формирования урожая и химического состава растений в склоновых агроландшафтах. Мало изучено перераспределение микроэлементов на склонах под влиянием процессов плоскостной эрозии.

Цели и задачи исследований. Целью работы является комплексное эколого-агрохимическое изучение зависимости свойств почв, величины урожая и качества растительной продукции в эрозионно-опасных агроландшафтах с различной техногенной нагрузкой.

В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:

1). Исследовать влияние системы удобрения на продуктивность агроценоза и химический состав растений в склоновых агроландшафтах.

2). Выявить влияние рельефа на физико-химические свойства почвы, на содержание в ней биогенных элементов и элементов-загрязнителей.

3). Рассмотреть изменение агрохимических свойств и содержания микроэлементов по профилю почвы.

4). Изучить состав и свойства аэротехногенных выпадений.

Научная новизна. Впервые показано, что в склоновых агроландшафтах равномерное распределение минеральных и органических удобрений по поверхности не может снивелировать различия почвенного плодородия, обусловленные плоскостной эрозией. В сопряженных элементарных ландшафтах на склонах урожай и качество растительной продукции неоднородны и зависят от степени смытости почвы. При сильном загрязнении в аккумулятивных ландшафтах происходит накопление поллютанта. В трансэлювиальных ландшафтах формируются ареалы почв с недостатком микроэлементов даже в условиях сильного полиметаллического загрязнения.

Практическая значимость. Определено влияние степени эродированности на свойства почвы, химический состав, урожай и качество растений. Показана неэффективность сплошного внесения минеральных и органических удобрений в склоновых агроценозах. Установлено формирование в местах смыва почв с недостатком меди и цинка. В связи с этим предложено контурное применение агрохимических средств, в том числе микроудобрений, для повышения плодородия, в первую очередь смытых почв. В сельскохозяйственных угодьях, приуроченных к склонам, целесообразно вести адаптивно-ландшафтное земледелие, так как влияние рельефа в эрозионно-опасных агроландшафтах нельзя исключить равномерным внесением органических и минеральных удобрений.

Апробация работы. Результаты исследований и основные положения работы доложены на II Открытой городской научной конференции молодых ученых города Пущино (Пущино, 1997), Докучаевских молодежных чтениях «Почвы и почвенный покров современных наземных экосистем» (Санкт-Петербург, 1998) и «Почва. Экология. Общество» (Санкт-Петербург, 1999), Международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «Ломоносов-99» (Москва, 1999) и «Ломоносов-2000» (Москва, 2000); Международной научной конференции «Биологические ресурсы и устойчивое развитие» (Пущино, 2001).

Публикации. Общее число публикаций по теме диссертации -11.